2000.04_Tester refleksu Kto szybszy.pdf

Tester refleksu

2417

Do czego to służy?

Układ przeznaczony jest przede wszyst−

kim do zabawy. Z jego pomocą można urzą−

dzić zawody, które wyłonią zawodnika, który

ma najlepszy refleks.

Opisany prosty przyrząd może też pełnić

znacznie poważniejszą rolę – jako pomocniczy

sprzęt do trenowania refleksu sportowców.

W każdym przypadku potrzebni są dwaj

zawodnicy. Zadaniem każdego jest jak naj−

szybsze naciśnięcie „swojego” przycisku po

zaświeceniu się diody LED. Dwie inne diody

pokażą, który z zawodników był szybszy.

Dużą zaletą prezentowanego układu jest

jego prostota. Ten atrakcyjny układ przezna−

czony jest więc dla wszystkich początkują−

cych. Dwie wersje montażowe zestawu

AVT−2417 umożliwią jego budowę zarówno

zupełnie początkującym, jak i tym, którzy

chcieliby zacząć swą przygodę z techniką

SMD.

U1D. Przerzutnik RS zbudowany z bramek

U1C, U1D jest wtedy w stanie, który

w podręcznikach nazywa się stanem zabro−

nionym. Oczywiście przerzutnikowi nic się

nie stanie, a określenie „stan zabroniony”

wynika jedynie z faktu, że układ nie zacho−

wuje się jak „książkowy” przerzutnik, bo na

obu wyjściach panuje ten sam stan logiczny.

W tym wypadku na nóżkach 10, 11 panu−

je stan wysoki. Obie diody D3, D4 są wyga−

szone. Ponieważ na obu wejściach bramki

U1B występuje stan wysoki, na jej wyjściu

panuje stan niski. Nie ma to jednak specjal−

nego znaczenia.

Naciśnięcie jednego z przycisków S1,

S2, w czasie gdy na wyjściu U1A jest stan

niski nie powoduje żadnej reakcji układu,

ponieważ na wejściach 8, 12 i tak panuje

stan niski.

W chwili, gdy na wyjściu U1A pojawi się

stan wysoki, zaświeci się dioda D2, ale stan

bramek U1B, U1C, U1D nie zmieni się –

nadal na nóżkach 10, 11 będzie się utrzymy−

wał stan wysoki, a dzięki rezystorom

R3...R5, na wejściach 8, 12 stan niski.

W takiej sytuacji naciśnięcie któregokol−

wiek przycisku S1, S2 radykalnie zmieni sytu−

ację. Jeśli przykładowo szybszy okaże się za−

wodnik obsługujący przycisk S2, wtedy stan

wysoki zostanie podany na nóżkę 8. Ponieważ

na nóżce 9 będzie też stan wysoki, na wyjściu

bramki U1C pojawi się stan niski. Zaświeci

się dioda D4, a stan niski na nóżce 5 spowodu−

je zmianę stanu bramki U1B. Na jej wyjściu

pojawi się stan wysoki. Ponieważ na wyjściu

U1A też jest stan wysoki, dioda D1 nie prze−

szkodzi, by stan wysoki pojawił się na

obu wejściach 8, 12 bramek U1C, U1D.

Nie spowoduje to jednak żadnych dalszych

zmian. Na wyjściu bramki U1C, a więc

Rys. 1 Schemat ideowy

Jak to działa?

Schemat ideowy układu pokazany jest na

rysunku 1 . Podstawą zabawy jest zielona

dioda świecąca D2. Sterowana jest ona przez

generator zbudowany na bramce U1A.

Gdy na wyjściu bramki U1A pojawi się

stan wysoki, zaświeci się dioda D2, i każdy

z zawodników powinien jak najszybciej uru−

chomić „swój” przycisk (S1, S2). Zaświeci

się jedna z lampek D3, D4. Będzie to lampka

tego zawodnika, który był szybszy.

Układ połączeń na schemacie może wy−

dawać się dziwny. W rzeczywistości jego

działanie jest bardzo proste. Analizę należy

zacząć od chwili, gdy pracujący swobodnie

generator U1A ma na wyjściu stan niski. Dio−

da D2 nie świeci. Dzięki diodzie D1 stan ni−

ski panuje także w punkcie połączenia R3,

R4, R5 i na wejściach 8, 12 bramek U1C,

Elektronika dla Wszystkich

Kto szybszy?

także na nóżce 13 bramki U1D, odrobinę

wcześniej pojawił się stan niski, więc pojawie−

nie się stanu wysokiego na nóżce 12 nie zmie−

ni stanu bramki U1D. Na jej wyjściu pozostanie

stan wysoki. Nie zmieni się on także wskutek

naciskania przycisku S1, ponieważ na nóżce 12

i tak jest stan wysoki, a na nóżce 13 – niski.

Tym samym zaświecenie jednej z diod

D3, D4 rzeczywiście wskaże, który przycisk

został naciśnięty wcześniej.

Jedna z diod D3, D4 będzie świecić aż do

chwili, gdy na wyjściu generatora U1A znów

pojawi się stan niski. Zgaśnie dioda D2,

a dzięki diodzie D1 stan niski pojawi się na

wejściach 8, 12 bramek U1C, U1D, niezależ−

nie od stanu wyjścia bramki U1B. Układ

przejdzie do omawianego wcześniej stanu

spoczynku.

Jak z tego widać, naciśnięcie przycisku

przed zaświeceniem się diody D2 (falstart) nie

spowoduje reakcji układu. Wyklucza to moż−

liwość oszukiwania, przez wcześniejsze uru−

chomienie przycisku. Aby jednak zawodnicy

nie przyzwyczaili się do długości cyklu, okres

drgań generatora U1A musi być dość długi.

Minimalna długość cyklu to 5...7 sekund, ale

lepiej ją zwiększyć do 10...30 sekund. Można

to zrobić, zmieniając wartość rezystora R1,

ewentualnie kondensatora C1. Przeprowadzo−

ne próby wykazały, że wartości podane na

schemacie i w spisie elementów są optymalne.

Należy jednak liczyć się ze znacznym rozrzu−

tem uzyskiwanych czasów, ze względu na roz−

rzuty napięć progowych bramki U1A i ich za−

leżność od napięcia zasilania i temperatury.

Układ w czasie, gdy jest nieobsługiwany,

pobiera prąd (generator i dioda D2, dlatego

konieczny jest wyłącznik zasilania. W tej ro−

li wykorzystano popularny jumper, zwierają−

cy dwie szpilki.

Układ może być zasilany dowolnym na−

pięciem w zakresie 3...18V. Górnym ograni−

czeniem jest napięcie zasilania kostki U1

(18V) i kondensatorów C1, C2. Przeprowa−

dzono próby zasilania układu z jednej 3−wol−

towej baterii litowej. Układ pracował, ale ja−

sność świecenia diod była mała. Lepiej zasi−

lać układ napięciem większym, np.

6V z dwóch baterii litowych lub

4,5V z trzech ogniw 1,5−woltowych, a nawet

z baterii 9−woltowej.

Przy montażu układu scalonego dobrze jest

najpierw przylutować jedną nóżkę (nr 7 lub

nr 14), a potem pozostałe. Szczegółowe

wskazówki dotyczące montażu przedstawio−

ne były w EdW 8/99 str. 15...20.

Komu nie udałoby się wykonać wersji

SMD, bez trudu zbuduje wersję klasyczną

z typowymi elementami przewlekanymi na

płytce pokazanej na rysunku 3 . W tym wy−

padku montaż nie powinien sprawić żadnych

trudności.

Nieco większą uwagę należy tylko po−

święcić bateriom. W obu przypadkach prze−

widziano zasilanie z dwóch baterii litowych

CR2032 lub CR2025. Fotografia wstępna po−

kazuje jak można z trzech kawałków drutu

wykonać prosty „pojemnik” na te baterie.

Aby zapobiec zwarciu jednej z nich, na prze−

wody należy założyć odcinki jakiejś koszulki.

Oczywiście układ można zasilić z baterii

9V wykorzystując tzw. „kijankę”.

Jasność świecenia diod LED można zmie−

niać, stosując rezystory R2, R6, R7 o innych

wartościach. Trzeba jednak pamiętać, że

nadmierne zmniejszenie ich wartości w celu

zwiększenia jasności może spowodować błęd−

ne działanie przyrządu. Chodzi o to, że w tym

prościutkim układzie nie zastosowano żad−

nych buforów, choćby tranzystorów. Napięcie

z wyjść bramek U1A, U1C, U1D wykorzysty−

wane jest zarówno do sterowania diod LED,

jak i wejść innych bramek. Jeśli prąd pobiera−

ny przez diody LED będzie duży, spadek na−

pięcia na rezystancji wyjściowej bramek może

spowodować, że występujące tam napięcia bę−

dą błędnie interpretowane przez wejścia in−

nych bramek. Właśnie dlatego zastosowano

stosunkowo rezystory ograniczające prąd

LED−ów o stosunkowo dużej wartości 1k.

Kto zechce, może zmienić częstotliwość

generatora U1A, najlepiej przez zmianę war−

tości R1.

Układ prawidłowo zmontowany ze

sprawnych elementów będzie od razu po−

prawnie pracował. Objawem właściwego

działania jest okresowe zaświecanie i gasze−

nie diody D2. Gdy dioda D2 się zaświeci,

trzeba nacisnąć jeden z przycisków – zapali

się jedna z diod D3, D4, wskazująca, który

przycisk został wciśnięty wcześniej. Aby dać

obu zawodnikom jednakowe szanse, układ

przycisków i diod jest symetryczny.

Wesołej zabawy i dobrego refleksu życzy

autor

Piotr Górecki

Rys. 2 Schemat montażowy wersji

SMD

Wykaz elementów

Wykaz elementów dla wersji klasycznej

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M

ΩΩ

C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/16V

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148

D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED ziiellona 5mm

D3,, D4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 5mm

S1,, S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miikroswiittch

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093

Jumper i 3 golldpiiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1x2

Rys. 3 Schemat montażowy wersji kla−

sycznej

Wykaz elementów dla wersji SMD

R1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1M ΩΩ

SMD 2sztt..

R2,, R6,, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k ΩΩ

SMD 6sztt..

R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k

SMD 4sztt..

SMD 2sztt..

C1,, C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10µF/10V SMD 4sztt..

D1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1N4148 SMD 2sztt..

D2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LED ziiellona 3mm 1sztt

D3,, D4 . . . . . . . . . . . . . . . .LED czerwona 3mm 2sztt..

S1,, S2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .miikroswiittch 2sztt..

U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4093 SMD 2sztt..

Jumper i 3 golldpiiny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1x2

2 batteriie liittowe CR2032

Montaż i uruchomienie

Montaż tego prostego układu nie powi−

nien sprawić trudności. Ze względu na atrak−

cyjność urządzenia, przewidziano dwie

wersje: klasyczną i SMD. Nabywcy kitu

AVT−2417 otrzymają dwie wersje płytki i dwa

komplety elementów (z czego elementy SMD

w podwójnej ilości, ze względu na możliwość

uszkodzenia podczas montażu).

Układ w wersji SMD można zmontować

na płytce drukowanej, pokazanej na rysunku

2 . Potrzebna będzie lutownica z małym,

ostrym grotem i koniecznie pinceta.

Uwaga! Batteriie niie wchodzą w skłład zesttawu..

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−2417

Elektronika dla Wszystkich

R2,, R6,, R7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k ΩΩ

R3,, R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100k ΩΩ

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k

R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10k

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: